12月6日外媒科学网站摘要：如何大规模生产无毒高效太阳能电池

12月6日（星期五）消息，国外知名科学网站的主要内容如下：

《自然》网站（www.nature.com）

“AI科学家”驱动的虚拟实验室加速生物医学研究

为了利用人工智能（AI）推动科学发现自动化，美国斯坦福大学领导的研究团队创建了一个虚拟实验室。该实验室整合了多名“AI科学家”——这些是具有明确科学角色的大语言模型（LLM），通过合作实现人类研究人员设定的目标。

在上个月发布于bioRxiv平台的预印本中，研究人员描述了这一虚拟实验室的功能。系统设计了一种名为纳米体的抗体片段，可与新冠病毒结合。最终生成了近100种结构，完成这一工作的时间仅为人类研究小组所需时间的一小部分。

研究团队首先为虚拟实验室培训了两个LLM：一个是主导研究的“首席研究员”（PI），其专长为AI研究；另一个是“科学评论家”，负责在研究过程中发现其他模型的错误和遗漏。研究团队为这些LLM设定了目标——设计能靶向新冠病毒的纳米体，并指示它们开发其他LLM来协助研究。

首席研究员随后创建并培训了三名AI科学家代理人。这些代理人分别接受了免疫学、计算生物学和机器学习领域的训练，共同解决科学问题。

最终，这些AI科学家设计了92种纳米体，其中超过90%的纳米体在验证研究中证明能够结合新冠病毒原始变体。其中两种纳米体还显示出对新变种病毒的潜在有效性。

《科学》网站（www.science.org）

产检基因异常结果或暗示母亲患癌

无创产前检测（NIPT）是一种普及已有十年的基因检测技术。这种方法需要孕期至少10周后从母体血液中采集样本，然后分离并测序自由漂浮的DNA。这些DNA有一部分来自胎盘，反映胎儿的遗传信息，而大部分来自母体细胞。检测结果通常表明胎儿是否可能患有某些染色体疾病，如唐氏综合症。

然而，在大约每8000例检测中，有一种罕见情况——检测结果显示异常，但无法通过重复测试解读其含义。为了研究这些无法解释的结果是否与母体癌症相关，美国国家儿童健康与人类发展研究所（NICHD）于五年前启动了一项名为IDENTIFY的研究，旨在探索这类异常结果与母体癌症的关联。

最新研究结果表明，NIPT结果显示异常但胎儿健康的参与者中，确有癌症病例存在。在107名志愿者中，经过美国国立卫生研究院（National Institutes of Health，NIH）进行的一系列安全诊断测试（包括全身核磁共振成像，MRI），），发现52人患有癌症，其中31人为淋巴瘤患者。研究人员指出，这52名患者中有29人之前毫无症状。

这项研究的结果发表在《新英格兰医学杂志》（The New England Journal of Medicine）上。

《每日科学》网站（www.sciencedaily.com）

1、一千年前的DNA揭示了玉米的起源

美国约克大学和哥本哈根大学的研究人员通过重建约1000年前玉米的基因组，揭示了来自美国阿肯色州一处考古遗址的玉米，与现代北方弗林特玉米品种有着密切的遗传联系。这一发现为这种全球最重要粮食作物之一的传播提供了新的线索。

这些耐寒玉米品种适应寒冷环境，是全球范围内广泛种植的重要商业玉米的祖先。研究人员指出，在全球粮食供应面临压力、作物健康受气候变化挑战的背景下，了解玉米的起源及其在不同地理区域传播的历程，或许有助于找到维持和改善现代作物的新方法。

研究发现，在玉米从美国西南部穿越大平原的过程中，一些基因经历了选择，特别是名为waxy1的基因。waxy1基因的遗传变异决定了玉米的粘性和嚼劲，这些特性在当今一些传统烹饪中依然具有重要意义。

研究还表明，早在1000年前的农民，不仅从事种植和收获，还通过选择优良性状提高粮食质量，这与当代农民的实践并无本质区别。

2、一种新设计可实现大规模生产无毒高效太阳能电池

有机太阳能电池效率高，对环境影响小，但大规模生产一直是个难题。如今，瑞典林雪平大学的研究团队开发了一种全新的设计原理，让这一挑战变得可行。这项研究发表在《自然能源》（Nature Energy）杂志上，研究人员详细探讨了有机太阳能电池的分子形状及其相互作用。

有机太阳能电池的效率正逐步赶上传统太阳能电池，已能够将约20%的太阳光转化为电能。这种高效率是多年深入研究材料及其分子间相互作用（即形态）的成果。

有机太阳能电池通常通过物理混合物生产，然后将其涂覆在衬底上，待混合物中的溶剂蒸发。然而，传统的化学溶液通常含有有毒且对环境有害的物质。林雪平大学的研究小组与中国和美国的同行合作，成功破解了使用几种环保溶剂生产高效有机太阳能电池的技术难题。

研究团队利用先进的同步加速器X射线和中子技术，绘制出电子传输材料与溶剂分子之间的相互作用图谱。通过这些研究，团队开发出了适用于多种环保溶剂的设计原则。他们甚至展望未来，希望水也能作为溶剂使用。

研究人员指出，理解有机太阳能电池形态与性能之间的关联是一项重大挑战。这需要研究从材料释放电子到接收材料的超快速电荷传输过程。这些过程发生在纳米级结构和分子界面上。研究团队表示，大规模生产环保可持续的有机太阳能电池的技术之门已经开启。

《赛特科技日报》网站（https://scitechdaily.com）

1、新型微创手术可缓解膝骨关节炎疼痛

德国柏林夏里特医院（Charité—Universitätsmedizin Berlin）的一项研究显示，微创手术膝动脉栓塞术（GAE）能够有效缓解膝关节疼痛，并可能延迟或避免膝关节骨关节炎患者接受关节置换手术。

骨关节炎是一种慢性、退行性疾病，是慢性关节疾病中最常见的类型。据世界卫生组织统计，全球有超过3.65亿成年人患有膝关节骨关节炎。

目前，大多数治疗方法如止痛药和类固醇注射只能缓解骨关节炎症状，无法减缓疾病进展。随着病情恶化和传统治疗失效，许多患者不得不选择关节置换手术。

膝动脉栓塞术（GAE）是一种创新性的微创疗法，针对症状性膝骨关节炎患者。膝动脉具有多个分支，围绕膝关节形成网络。这些血管在骨关节炎患者中发生了异常变化。在GAE中，介入放射科医生将小颗粒注射到特定的血管分支中，以阻止血液流向与疼痛相关的区域。通过栓塞异常血管，能够中断炎症、软骨破坏和神经生长的循环过程，这些正是骨关节炎的关键特征。

这一手术的成功率达到100%。所有患者中，仅有18%在术后短期内出现轻微皮肤变色或轻度膝痛，无严重并发症报告。在一年的随访中，生活质量指数提高了87%，疼痛评分降低了71%。

研究结果表明，GAE是一种安全有效的治疗选择，适用于各种严重程度的膝骨关节炎，尤其对其他治疗效果有限的晚期病例同样有效。

2、土壤的秘密网络：微生物如何共享资源

土壤微生物群体极为多样化，仅一杯土壤中可能包含多达1万种微生物。科学家们正在研究这些微生物如何相互作用及适应环境，因为这些交互对土壤的性质和功能产生重大影响。

最新研究深入探讨了不同微生物物种如何交换重要资源，如维生素。研究特别关注维生素B12家族中的营养成分corrinoids，这一物质对于许多环境细菌至关重要，但它们本身却无法合成。研究这些交换机制有助于理解微生物群在碳循环和营养循环等关键过程中发挥的作用。

两项研究揭示了corrinoids对单个细菌生长的影响以及其如何塑造土壤环境中的微生物共存方式，为改善土壤健康和管理微生物群提供了新策略。

第一项研究聚焦于corrinoids对单个细菌的作用。研究人员从土壤中分离出100多种细菌，其中37种为新物种，并测试了它们是自身合成corrinoids，还是需要依赖其他细菌提供。在这些细菌中，约60%能够产生corrinoids，但只有少数能够在实验室培养条件下释放。这表明，能够释放corrinoids的微生物可能为群落中的其他成员提供关键营养，从而对微生物群的组装和功能产生深远影响。

第二项研究则调查了土壤中的corrinoids水平。化学分析显示，土壤中的corrinoids含量远高于单个细菌生长所需水平，尽管大多数与土壤基质紧密结合。研究进一步表明，在土壤中添加不同类型的corrinoids会短暂改变土壤微生物群的组成。这一发现表明，corrinoids为控制微生物群结构和行为提供了潜在机会，或能在工程和自然系统中发挥重要作用。（刘春）